山东理工大学：《高电压技》课程教学资源（PPT课件）第2章 气体介质的电气强度

第一章总结均匀电场中气体的击穿理论带电粒子的产生与消失电子崩的形成过程汤逊理论（基本内容，自持放电条件，适应范围）流注理论（基本内容，自持放电条件，适应范围）巴申曲线（起始电压与气压的关系）

第一章总结 均匀电场中气体的击穿理论 ⚫ 带电粒子的产生与消失 ⚫ 电子崩的形成过程 ⚫ 汤逊理论（基本内容，自持放电条件，适应范围） ⚫ 流注理论（基本内容，自持放电条件，适应范围） ⚫ 巴申曲线（起始电压与气压的关系）

第一章总结，不均匀电场的放电特征：稍不均匀场和极不均匀场、电场不均匀系数，电晕放电：电晕基本概念、电晕的利，是极不均匀场中的特殊放电现象·极不均匀电场的放电过程：极性效应，棒-板气隙放电过程

• 不均匀电场的放电特征：稍不均匀场和极不 均匀场、电场不均匀系数 • 电晕放电：电晕基本概念、电晕的利弊，是 极不均匀场中的特殊放电现象 • 极不均匀电场的放电过程：极性效应，棒-板 气隙放电过程 第一章总结

第一章总结放电时间组成为：tb=t,+t,+ta冲击电压标准波形：雷电波、操作波50%冲击击穿电压：采用击穿百分比为50%时的电压表征气隙的冲击击穿特性；伏秒特性：表征气隙的冲击击穿电压与放电时间的关系

⚫ 放电时间组成为：tb=t1+ts+tf ⚫ 冲击电压标准波形：雷电波、操作波 ⚫ 50%冲击击穿电压：采用击穿百分比为50%时 的电压表征气隙的冲击击穿特性； ⚫ 伏秒特性：表征气隙的冲击击穿电压与放电时 间的关系。 第一章总结

第一章总结沿面放电基本概念三种沿面放电类型及特性：均匀场、界面有强垂直分量的极不均匀电场、界面垂直分量很弱的极不均匀电场影响沿面放电的因素：固体介质材料、电场型式固体介质表面有水膜的沿面放电过程绝缘子污移条件下的沿面放电过程污闪事故对策：增大爬距、定期或不定期清扫、涂料、半导体釉绝缘子、新型合成绝缘子

◼ 沿面放电基本概念 ◼ 三种沿面放电类型及特性：均匀场、界面有强垂直分量 的极不均匀电场、界面垂直分量很弱的极不均匀电场 ◼ 影响沿面放电的因素：固体介质材料、电场型式 ◼ 固体介质表面有水膜的沿面放电过程 ◼ 绝缘子污秽条件下的沿面放电过程 ◼ 污闪事故对策：增大爬距、定期或不定期清扫、涂料、 半导体釉绝缘子、新型合成绝缘子 第一章总结

第2章气体介质的电气强度气隙的击穿特性与电场形式、所加电压的类型、大气条件有很大关系。电场形式：均匀、稍不均匀和极不均匀大气条件：（气压、温度和湿度）气隙击穿时间内电压类型：电压波形、持续时间工频电压基本无变化，对于气隙击穿直流电压无区别。稳态电压工频交流电压气隙击穿时间内，冲击电压雷电冲击电压冲击电压变化大对于气隙击穿有区操作冲击电压别

◼ 气隙的击穿特性与电场形式、所加电压的类型、大气 条件有很大关系。 ✓ 电场形式：均匀、稍不均匀和极不均匀 ✓ 大气条件：（气压、温度和湿度） ✓ 电压类型：电压波形、持续时间 直流电压 稳态电压 工频交流电压 冲击电压 雷电冲击电压 操作冲击电压 气隙击穿时间内， 工频电压基本无变 化，对于气隙击穿 无区别。 气隙击穿时间内， 冲击电压变化大， 对于气隙击穿有区 别 第2章 气体介质的电气强度

一稳态电压直流电压和工频交流电压口气隙在稳态电压下的击穿电压称为静态击穿电压U稳态电压下气隙的击穿与电场均匀度有很大关系：一均匀电场气隙一稍不均匀电场气隙一极不均匀电场气隙7

4.1空气间隙在稳态电压下的击穿 ⚫ 直流电压和工频交流电压——稳态电压  气隙在稳态电压下的击穿电压称为静态击穿电 压Us ⚫ 稳态电压下气隙的击穿与电场均匀度有很大关 系： – 均匀电场气隙 – 稍不均匀电场气隙 – 极不均匀电场气隙 7

2.1均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性2.1.1均匀电场下气隙的击穿均匀电场击穿特点：均匀电场的两个电极形状完全相同且对称布置，各处电场强度均相等。不存在极性效应：击穿前不存在电晕放电；2.击穿时间极短，直流、交流、50%冲击电压的击穿电压相同3.：击穿电压分散性很小，伏秒特性很快变平，冲击系数1。18

2.1.1均匀电场下气隙的击穿 ⚫ 均匀电场击穿特点： 均匀电场的两个电极形状完全相同且对称布置，各处电场强度 均相等。 1. 不存在极性效应； 2. 击穿前不存在电晕放电； 3. 击穿时间极短，直流、交流、50％冲击电压的击穿电压相同； 4. 击穿电压分散性很小，伏秒特性很快变平，冲击系数β=1。 8 2.1 均匀和稍不均匀电场气隙的击穿特性

400200AX/S1001008080标准大气状态下，击穿电压峰值601604040EbU与极间距离d的关系：202010U菲108U,=24.558d+6.66VSd868为空气相对密度，d为间隙距0.60.2离，cm；U,为间隙击穿电压，kV。6100.10.40.010.0420.020.08d/cm相应的平均击穿场强E,为均匀电场中标准大气状态：1个标准大气压：Ub24.558+6.66s/dEb=dPo=101.3kPa常温：To=293K随着极间距离d的增大，击穿场强稍绝对湿度：h=11g/m3有下降。d在1-10cm内，空气的击穿场强约30kV/cm

均匀电场中标准大气状态： ◼ 1个标准大气压: P0=101.3kPa ◼ 常温：T0=293K ◼ 绝对湿度：hc=11g/m3 标准大气状态下，击穿电压峰值 Ub与极间距离d的关系： 为空气相对密度，d为间隙距 离，cm；Ub为间隙击穿电压，kV。 24.55 6.66 U d d b = +    相应的平均击穿场强Eb为 随着极间距离d的增大，击穿场强稍 有下降。d在1-10cm内，空气的击穿 场强约30kV/cm

2.1.2稍不均匀电场下气隙的击穿稍不均匀电场击穿特点：稍不均匀电场与均匀电场的电场分布类似，因此两者气隙放电特征基本相同。不存在稳定电晕放电，一旦出现局部放电，间隙即刻击穿；1.冲击系数接近于1，即气隙的冲击击穿电压与静态击穿电压2. 基本相等。10

2.1.2稍不均匀电场下气隙的击穿 10 ⚫ 稍不均匀电场击穿特点： 稍不均匀电场与均匀电场的电场分布类似，因此两者气隙放 电特征基本相同。 1. 不存在稳定电晕放电，一旦出现局部放电，间隙即刻击穿； 2. 冲击系数接近于1，即气隙的冲击击穿电压与静态击穿电压 基本相等

2.1.2稍不均匀电场下气隙的击穿常见稍不均匀电场实例如下：>球隙（测量高压幅值的球隙测压器）》同轴圆柱（高压标准电容器、单芯电缆、GIS分相封闭母线）11

2.1.2稍不均匀电场下气隙的击穿 ➢ 球隙（测量高压幅值的球隙测压器） ➢ 同轴圆柱（高压标准电容器、单芯电 缆、GIS分相封闭母线） 11 常见稍不均匀电场实例如下：